JP5482723B2 - 軸受け放電防止機構、及び電動機ユニット - Google Patents
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Description
実施形態1は、本発明に係る電動機ユニット(5)を圧縮機(10)に適用したものである。圧縮機(10)の構成について、図1を参照しながら説明する。
圧縮機(10)の運転時には、電動機(30)が通電状態となる。電動機(30)には、インバータ装置のスイッチング素子のON/OFFのタイミングが制御され、所定周波数の電圧が入力される。これにより、電動機(30)は、駆動軸(36)を所定の回転速度で回転駆動する。駆動軸(36)が回転駆動されると、圧縮機構(40)には、冷媒回路の低圧ラインのガス冷媒が流入する。このガス冷媒は、圧縮機構(40)に吸入されて所定の圧力まで圧縮される。圧縮された高圧のガス冷媒は、吐出管を経由して冷媒回路へ送られる。この冷媒は、凝縮器で凝縮し、膨張弁で減圧される。減圧された冷媒は、蒸発器で蒸発し、圧縮機(10)に吸入される。
上記のような圧縮機(10)の運転時には、インバータ装置において、比較的高いキャリア周波数でスイッチング動作が行われる。このようにして、コモンモード電圧(零相電圧ともいえる)が発生すると、このコモンモード電圧が、電動機(30)の各構造部品間に存在する浮遊容量により分圧され、フレーム(20)と駆動軸(36)との間の電位差が大きくなってしまう。その結果、軸受け部材における外輪部と内輪部との間の電位差が大きくなり、外輪部と内輪部との間で放電現象が生じることがある。このようにして放電が生じると、軸受け部材の外輪部や内輪部の表面に融解痕(微小な凹凸)が形成されてしまう。その結果、駆動軸の回転音が大きくなったり、駆動軸の回転が不安定になったりする、という不具合を招く。そこで、本実施形態では、このような不具合を抑制するために、軸受け放電防止機構(70)を設けている。
これに対し、軸受け放電防止機構(70)を設けて、第2内輪部(61)と第2外輪部(62)との間に静電容量Csを並列的に付加すると、ベアリング電圧VBRGは、以下の(2)式で表すことができる。
従って、本実施形態では、静電容量Csを付加することにより、ベアリング電圧VBRGが低減される。ここで、軸受け放電防止機構(70)によって付加される静電容量Csは、フレーム(20)の接地状態や、第2外輪部(62)の取り付け状態、あるいは第2閉塞部(23)の形状等に依らず、概ね一定の値となる。このため、ベアリング電圧VBRGが確実に低減され、第2軸受け部材(60)での放電が抑制される。
実施形態1では、静電容量形成部材(71)によって、第2外輪部(62)と第2内輪部(61)との間に並列的に静電容量を付加するようにしている。よって、本発明によれば、フレーム(20)の接地状態や第2閉塞部(23)の形状等の影響を受けずに、第2軸受け部材(60)のベアリング電圧VBRGを確実に低減できる。その結果、このベアリング電圧VBRGの増大に伴い、第2軸受け部材(60)で放電が生じるのを確実に防止できる。従って、放電に伴って第2軸受け部材(60)の表面に融解痕が形成されるのを防止できる。よって、圧縮機(10)の運転に伴い異常音が生じたり、圧縮機(10)の運転状態が不安定となったりすることを未然に回避でき、圧縮機(10)の信頼性を確保できる。
実施形態2は、本発明に係る電動機ユニット(5)をファンユニット(80)に適用したものである。ファンユニット(80)の構成について、図4を参照しながら説明する。
図5に示す変形例は、実施形態2のファンユニット(80)において、軸受け放電防止機構(70)の構成が異なるものである。以下には、主として実施形態2と異なる点について説明する。
上記実施形態(実施形態1、2及びその変形例も含む)については、以下のような構成としてもよい。
10 圧縮機
20 フレーム
23 第2閉塞部(固定部材)
30 電動機
31 ステータ
35 ロータ
36 駆動軸
50 第1軸受け部材(軸受け部材)
51 第1内輪部(内輪部)
52 第1外輪部(外輪部)
60 第2軸受け部材(軸受け部材)
61 第2内輪部(内輪部)
62 第2外輪部(外輪部)
70 軸受け放電防止機構
71 静電容量形成部材
72 スリーブ(導電性部材)
73 オイルシール部(封止部)
74 油層(誘電部)
79 誘電部材(誘電部)
80 ファンユニット
90 フレーム
92 第1閉塞板(固定部材)
93 第2閉塞板(固定部材)
100 冷媒空間(誘電部)
102 動圧軸受け機構(流体軸受け機構)
Claims (7)
- フレーム(20,90)に支持されるステータ(31)、及び該ステータ(31)の内側に挿通されて駆動軸(36)と連結するロータ(35)を有しインバータ駆動される電動機(30)と、上記フレーム(20,90)に固定部材(23,92,93)を介して支持される外輪部(52,62)、及び該外輪部(52,62)に内嵌して上記駆動軸(36)を回転自在に支持する内輪部(51,61)を有する軸受け部材(50,60)とを備えた電動機ユニット(5)における上記軸受け部材(50,60)での放電を抑制する軸受け放電防止機構であって、
上記固定部材(23,92,93)と別体に構成され、上記外輪部(52,62)と上記内輪部(51,61)との間の静電容量と並列な静電容量を形成するように上記外輪部(52,62)と電気的に接続する静電容量形成部材(71)を備え、
上記静電容量形成部材(71)は、上記軸受け部材(50,60)の外輪部(52,62)と同電位となるように該外輪部(52,62)と電気的に接続されて上記該駆動軸(36)の外周面を覆う導電性部材(72)と、該駆動軸(36)と該導電性部材(72)との間に上記静電容量を付与する誘電部(74,79,100)とを有していることを特徴とする軸受け放電防止機構。 - 請求項1において、
上記導電性部材(72)は、上記駆動軸(36)の全周面を覆う筒状部材(72)で構成されていることを特徴とする軸受け放電防止機構。 - 請求項2において、
上記誘電部は、グリース又は冷凍機油から成る潤滑油(74)を含んでいることを特徴とする軸受け放電防止機構。 - 請求項3において、
上記筒状部材(72)の軸方向開口端部と上記駆動軸(36)との隙間を封止する封止部(73)を備えていることを特徴とする軸受け放電防止機構。 - 請求項2において、
上記誘電部は、比誘電率が2.0以上の固体誘電体(79)で構成されていることを特徴とする軸受け放電防止機構。 - 請求項2において、
上記誘電部(100)は、気体又は液体の冷媒を含んでおり、
上記筒状部材(72)の内側には、流体軸受け機構(102)が形成されることを特徴とする軸受け放電防止機構。 - フレーム(20,90)に支持されるステータ(31)、及び該ステータ(31)の内側に挿通されて駆動軸(36)を駆動するロータ(35)を有しインバータ駆動される電動機(30)と、
上記フレーム(20,90)に固定部材(23,92,93)を介して支持される外輪部(52,62)、及び該外輪部(52,62)に内嵌して上記駆動軸(36)を回転自在に支持する内輪部(51,61)を有する軸受け部材(50,60)と、
上記軸受け部材(50,60)での放電を抑制する軸受け放電防止機構(70)とを備えた電動機ユニットであって、
上記軸受け放電防止機構(70)は、請求項1乃至4のいずれか1つの静電容量形成部材(71)を備えていることを特徴とする電動機ユニット。
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